Pregunta problema

¿Que es una tormenta solar y sus causas?

Tema

Una tormenta solar  es una explosión violenta de sol que provoca hacia el espacio, su erupción puede dañar la atmosfera de un planeta en este caso afecta a nuestro planeta La Tierra irritando y dañando su atmosfera porque sus erupciones equivalen a miles de bombas atómicas. Las llamaradas solares y vastas explosiones, conocidas como eyecciones de masa coronal, lanzan fotones de alta energía y materia altamente cargada hacia la Tierra, sacudiendo la ionosfera del planeta y el campo geomagnético.

La intensidad del ciclo solar se mide en número máximo de manchas solares – manchas oscuras en el Sol que marcan las áreas de actividad magnética incrementada. Cuantas mayores manchas solares, más posibilidades de que tenga lugar una gran tormenta solar.

El Sol está variando constantemente en ciclos, a través de períodos de aumento y disminución de intensidad. Los científicos controlan el ciclo de aproximadamente 11 años a través del seguimiento de las manchas solares es decir que aproximadamente cada 11,5 años se produce este fenómeno.

Durante las épocas punta de emisiones (llamadas máximos solares) existe una posibilidad mucho mayor para la ocurrencia de fenómenos tales como las Eyecciones de Masa Coronal (CMEs), las cuales son intensas tormentas de viento solar.

Existen tres tipos de erupciones:

1.      Erupción solar: La primera etapa, las comunicaciones se cortan. Tarda 8 min. en llegar. Además, hace que la atmósfera aumente su tamaño hasta las órbitas de los satélites, y pueden caer a la tierra.

2.      Tormenta de Radiación: Consiste en un "ataque" de radiación contra la Tierra. Esta puede freír los circuitos eléctricos y atacar a las personas. En la Tierra estamos protegidos gracias a los efectos combinados de la Atmósfera. Debido a esto, sólo afecta a los astronautas que no estén a salvo.

3.      CME: La onda más peligrosa, ya que daña a los satélites y a los transformadores eléctricos del planeta por los que pase electricidad. Daña las comunicaciones en todo el planeta. Tiene campo magnético: si está orientada al norte, rebotará inofensivamente en la magnetosfera; si está orientada hacia el sur, causaría una catástrofe global, por los daños que ocasionaría. Las CMEs solares arrojan erupciones de hasta cien mil millones de toneladas de gas electrificado hacia la Tierra a altísimas, velocidades de hasta 2.000 kilómetros por segundo

HISTORIA  DE LAS TORMENTAS SOLARES

El 2 de Septiembre 1859 se produjo una gran llamarada solar que afectó a las primeras redes del telégrafo instaladas de Norteamérica y Europa, provocando cortocircuitos e incendios.

A este fenómeno se le denominó evento Carrington nombre que adoptó

gracias al astrónomo británico que lo midió y  realizo el seguimiento 

del sol.

Se sucedieron 9 días de severo clima espacial; auroras fueron vistas hasta en latitudes ecuatoriales incluso en el Caribe o en las islas Baleares (y no en el Ártico como es habitual); el evento fue descrito como “la primera vez en la que el hombre comprobó que no estaba solo en el universo” y como “el nacimiento de la astronomía moderna”. En aquella época, la energía eléctrica apenas si empezaba a utilizarse, por lo que los efectos de la tormenta casi no afectaron a la vida de los ciudadanos.

En marzo de 1989, una tormenta solar mucho menos intensa que la de 1859, provocó que la planta hidroeléctrica de Quebec (Canadá) se detuviera durante más de nueve horas; los daños y la pérdida de ingresos resultante se estiman en cientos de millones de dólares.

Con una tormenta solar solamente algo más intensa o fuerte sería imposible reparar en poco tiempo todos los grandes grupos eléctricos. Ya que de esta maquinaria industrial de  no hay repuestos.

Las grandes tormentas geomagnéticas ya ocurrieron varias veces en pocos años. En concreto 9 veces, sin dejar consecuencias graves.

LOS HECHOS MÁS RECIENTES

Las tormentas solares y las eyecciones de masa coronal asociadas pueden erosionar significativamente la superficie lunar, según los resultados de un nuevo conjunto de simulaciones por ordenador hechas por científicos de la NASA. (NCYT) Ésta es la primera vez que se ha intentado predecir los efectos de una eyección de masa coronal sobre la Luna.

Además de retirar una cantidad sorprendentemente grande de material de la superficie lunar, el fenómeno podría funcionar como un mecanismo importante para la pérdida de atmósfera en planetas como Marte, que no están protegidos por un campo magnético global.

Básicamente, las eyecciones de masa coronal son ráfagas intensas de viento solar normal, una corriente difusa de gas ionizado, o plasma, que es impulsado desde la superficie solar hacia el espacio.

Una eyección fuerte de masa coronal puede contener alrededor de mil millones de toneladas de plasma moviéndose a velocidades de hasta 1,6 millones de kilómetros por hora y conformando una nube de tamaño mucho mayor que el de la Tierra.

El plasma se crea cuando fenómenos energéticos, como un intenso calor o radiación, expulsan a los electrones de los átomos de un gas, convirtiendo a los átomos en partículas cargadas eléctricamente llamadas iones. El Sol está tan caliente que el gas se emite en forma de iones y electrones libres, en lo que constituye el plasma del viento solar.

La Luna no tiene atmósfera que merezca ser llamada así; tan sólo posee un tenue halo de materia, incapaz de ejercer de escudo para la superficie lunar, por lo que ésta queda expuesta a los efectos de las eyecciones de masa coronal.

El plasma de las eyecciones de masa coronal impacta contra la superficie lunar y algunos de los átomos de la 

El modelo predice que entre 100 y 200 toneladas de material lunar podrían ser retiradas de la superficie lunar durante el paso típico de 2 días de una eyección de masa coronal.

CONSECUENCIAS DE LAS TORMENTAS SOLARES

"El Sol está despertando de un letargo profundo y en los próximos años, esperamos ver niveles de actividad solar mucho más elevados. Al mismo tiempo, nuestra sociedad tecnológica ha desarrollado una vulnerabilidad a las tormentas solares que no tiene precedentes. Nos reuniremos para discutir la 'intersección' de estas dos cuestiones". Richard Fisher, Jefe de la División de Heliofísica de la NASA.

Nuestras redes eléctricas no están diseñadas para resistir esta clase de súbitas embestidas energéticas. Por lo que resultan inimaginables los daños que podrían producirse en nuestra forma de vida si un hecho así sucediera en la actualidad. De hecho, y según el análisis de la NASA, millones de personas en todo el mundo no lograrían sobrevivir.

Un informe extraordinario financiado por la NASA y publicado por la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NASA), advierte de las terribles consecuencias que podría tener para la civilización sobre la Tierra. Y resulta que, según el citado informe, son precisamente las sociedades occidentales las que, durante las últimas décadas, han sembrado sin quererlo la semilla de su propia destrucción. «Nos estamos acercando cada vez más hasta el borde de un posible desastre», asegura Daniel Baker, un experto en clima espacial de la Universidad de Colorado en Boulder y jefe del comité de la NASA que ha elaborado el informe.

El reporte de la NASA, “Severe Space Weather Events—Societal and Economic Impacts”, indica que tanto los sistemas eléctricos, la navegación GPS, el transporte aéreo, los sistemas financieros y las comunicaciones de emergencia por radio serían interrumpidos. Se trata de nuestra actual forma de vida, dependiente en todo y para todo de una tecnología cada vez más sofisticada. Una tecnología que, irónicamente, resulta muy vulnerable a un peligro extraordinario: los enormes chorros de plasma procedentes del Sol. Un plasma capaz de freír en segundos toda nuestra red eléctrica (de la que la tecnología depende), con consecuencias realmente catastróficas.

El informe subraya la existencia de dos grandes problemas de fondo: El primero es que las modernas redes eléctricas, diseñadas para operar a voltajes muy altos sobre áreas geográficas muy extensas, resultan especialmente vulnerables a esta clase de tormentas procedentes del Sol. El segundo problema es la interdependencia de estas centrales con los sistemas básicos que garantizan nuestras vidas, como suministro de agua, tratamiento de aguas residuales, transporte de alimentos y mercancías, mercados financieros, red de telecomunicaciones. Muchos aspectos cruciales de nuestra existencia dependen de que no falle el suministro de energía eléctrica.

Ni agua ni transporte: irónicamente, y justo al revés de lo que sucede con la mayor parte de los desastres naturales, éste afectaría mucho más a las sociedades más ricas y tecnológicas, y mucho menos a las que se encuentran en vías de desarrollo. Según el informe de la Academia Nacional de Ciencias norteamericana, una tormenta solar parecida a la de 1859 dejaría fuera de combate, sólo en Estados Unidos, a cerca de 300 de los mayores transformadores eléctricos del país en un periodo de tiempo de apenas 90 segundos. Lo cual supondría dejar de golpe sin energía a más de 130 millones de ciudadanos norteamericanos.

Lo primero que escasearía sería el agua potable. Las personas que vivieran en un apartamento alto serían las primeras en quedarse sin agua, ya que no funcionarían las bombas encargadas de impulsarla a los pisos superiores de los edificios. Todos los demás tardarían un día en quedarse sin agua, ya que sin electricidad, una vez se consumiera la de las tuberías, sería imposible bombearla desde pantanos y depósitos. También dejaría de haber transporte eléctrico. Ni trenes, ni metro, lo que dejaría inmovilizadas a millones de personas, y estrangularía una de las principales vías de suministro de alimentos y mercancías a las grandes ciudades.

Los grandes hospitales, con sus generadores, podrían seguir dando servicio durante cerca de 72 horas. Después de eso, adiós a la medicina moderna. Y la situación, además, no mejoraría durante meses, quizás años enteros, ya que los transformadores quemados no pueden ser reparados, sólo sustituidos por otros nuevos. Y el número de transformadores de reserva es muy limitado, así como los equipos especializados que se encargan de instalarlos, una tarea que lleva cerca de una semana de trabajo intensivo. Una vez agotados, habría que fabricar todos los demás, y el actual proceso de fabricación de un transformador eléctrico dura casi un año completo.

El informe calcula que lo mismo sucedería con los oleoductos de gas natural y combustible, que necesitan energía eléctrica para funcionar. Y en cuanto a las centrales de carbón, quemarían sus reservas de combustible en menos de treinta días. Unas reservas que, al estar paralizado el transporte por la falta de combustible, no podrían ser sustituidas. Y tampoco las centrales nucleares serían una solución, ya que están programadas para desconectarse automáticamente en cuanto se produzca una avería importante el de las redes eléctricas y no volver a funcionar hasta que la electricidad se restablezca.

Sin calefacción ni refrigeración, la gente empezaría a morir en cuestión de días. Entre las primeras víctimas, todas aquellas personas cuya vida dependa de un tratamiento médico o del suministro regular de sustancias como la insulina. «Si un evento Carrington sucediera ahora mismo -asegura Paul Kintner, un físico del plasma de la Universidad de Cornell, de Nueva York- sus efectos serían diez veces peores que los del huracán Katrina». En realidad, sin embargo, la estimación de este físico se queda muy corta. El informe de la NASA cifra los costes de un evento Carrington en dos billones de dólares sólo durante el primer año (el impacto del Katrina se estimó entre 81 y 125 mil millones de dólares), y considera que el periodo de recuperación oscilaría entre los cuatro y los diez años.

Por supuesto, el informe no se limita a describir escenarios de pesadilla sólo en los Estados Unidos. Tampoco Europa, o China, se librarían de las desastrosas consecuencias de una tormenta geomagnética de gran intensidad.

AVANCES TECNOLÓGICOS

Gran parte del daño puede ser mitigado si quienes tienen la responsabilidad sobre el tema saben que una tormenta se avecina. Se puede poner a los satélites en "modo seguro" y desconectar transformadores para protegerlos de descargas eléctricas dañinas. Sin embargo, cualquier acción preventiva necesita un pronóstico confiable —una tarea que ha sido asignada a la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration o Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, en idioma español).

"El pronóstico del tiempo en el espacio está recién en su etapa inicial, pero estamos progresando bastante rápido", dice Thomas Bogdan, quien es el director del Space Weather Prediction Center (Centro de Predicción del Tiempo en el Espacio), de la NOAA, en Boulder, Colorado.

Para Bogdan, la cooperación entre la NASA y la NOAA es clave. "La flotilla de naves espaciales de la NASA destinadas a la investigación en el campo de la heliofísica nos proporciona información casi al minuto de lo que está ocurriendo con el Sol. Las naves son un complemento importante para nuestros propios satélites GOES y POES, que se enfocan más en el ambiente alrededor de la Tierra".

De entre docenas de naves espaciales de la NASA, Bogdan menciona tres que tienen una importancia especial: STEREO, SDO y ACE.

·         STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory u Observatorio de Relaciones Terrestres Solares, en idioma español) son dos naves espaciales estacionadas en lados opuestos del Sol, con un campo de visión combinado que cubre el 90% de la superficie estelar. En el pasado, era posible que algunas manchas solares activas se escondieran en el lado lejano del Sol, siendo de este modo invisibles desde la Tierra, y de pronto aparecieran en el borde escupiendo erupciones solares y CMEs (Coronal Mass Ejections ó Eyecciones de Masa Coronal, en idioma español). STEREO hace que sea imposible que ocurran ataques sorpresa de esta naturaleza.

·         SDO (Solar Dynamics Observatory u Observatorio de Dinámica Solar, en idioma español) es la más reciente incorporación a la flotilla de la NASA. Apenas lanzado en febrero, este observatorio puede fotografiar regiones activas del Sol con resoluciones espectral, temporal y espacial mucho mejores que las que hasta ahora se han alcanzado. Los investigadores pueden en este momento estudiar las llamaradas solares con exquisito detalle, alentando de este modo la esperanza de poder saber cómo funcionan las erupciones y cómo predecirlas. El SDO también monitoriza la emisión solar de rayos en el UV extremo, que controla la respuesta de la atmósfera terrestre a la variabilidad solar.

·         ACE (Avanced Composition Explorer ó Explorador Avanzado de Composición, en idioma español), el cual fue lanzado en el año 1997. Este es el satélite de la NASA favorito de Bogdan, sin embargo, es uno más viejo "¿Dónde estaríamos sin él?", se pregunta. El ACE monitoriza el viento solar. Se localiza corriente arriba entre el Sol y la Tierra y detecta ráfagas de viento solar, CMEs de miles de millones de toneladas y tormentas de radiación, hasta 30 minutos antes de que lleguen a nuestro planeta.

"El ACE es nuestro mejor sistema de alerta temprana", dice Bogdan. "Nos permite notificar a los operadores de los servicios públicos y de satélites cuándo una tormenta está por hacer impacto".

Los expertos de la NASA opinan que no tenemos un sistema de alertas que nos avise a tiempo. Actualmente, las mejores indicaciones de una tormenta solar en camino proceden del satélite ACE (Advanced Composition Explorer). La nave, lanzada en 1997, sigue una órbita solar que la mantiene siempre entre el Sol y la Tierra. Lo que significa que puede enviar (y envía) continuamente datos sobre la dirección y la velocidad de los vientos solares y otras emisiones de partículas cargadas que tengan como objetivo nuestro planeta.

ACE,  podría avisarnos de la inminente llegada de un chorro de plasma como el de 1859 con un adelanto de entre 15 y 45 minutos. Y en teoría, 15 minutos es el tiempo que necesita una compañía eléctrica para prepararse ante una situación de emergencia. Sin embargo, el estudio de los datos obtenidos durante el evento Carrington muestra que la eyección de masa coronal de 1859 tardó bastante menos de 15 minutos en recorrer la distancia que hay desde el ACE hasta la Tierra. Por no contar, además, que ACE tiene ya once años y que sigue trabajando a pesar de haber superado el periodo de actividad para el que había sido diseñado. Algo que se nota en el funcionamiento, a veces defectuoso, de algunos de sus sensores, que se saturarían sin remedio ante un evento de esas proporciones. Y lo peor es que no existen planes para reemplazarlo.

Para Daniel Baker, experto en clima espacial de la Universidad de Colorado, que formó parte de una comisión que alertó de los problemas de este satélite, «no tener una estrategia para sustituirlo cuando deje de funcionar es una completa locura». De hecho, otros satélites de observación solar, como SOHO, no pueden proporcionarnos alertas tan inmediatas ni tan fiables como las de ACE. Para Baker y los demás investigadores que han elaborado el informe, el mundo probablemente no hará nada para prevenirnos de los efectos de una tormenta solar devastadora hasta que ésta, efectivamente, suceda. Parte del éxito de la prevención de una devastadora tormenta solar depende de la coordinación entre la NASA y NOAA, utilizando la información de los exploradores espaciales STEREO, SDO y ACE.

Las naves espaciales de la NASA no estaban originalmente destinadas al pronóstico operacional —"pero resulta que nuestros datos tienen usos económicos y civiles prácticos", hace notar Fisher. "Esto es un buen ejemplo de cómo la ciencia espacial puede servir a la sociedad moderna".

2010 marca el cuarto año consecutivo en que dirigentes, investigadores, legisladores y periodistas se han reunido en Washington DC para intercambiar ideas sobre el tiempo en el espacio. Los organizadores del foro hicieronr énfasis en la protección de la infraestructura crítica. La finalidad es mejorar la habilidad de la nación para prepararse, contener y responder ante eventos espaciales potencialmente devastadores.

"Creo que estamos en el comienzo de una nueva era, en la cual el tiempo en el espacio podrá tener tanta influencia sobre nuestras vidas diarias como el tiempo en la Tierra", concluye Fisher. "Nos tomamos esto muy en serio".

La NASA lanzó en febrero del 2010 desde Florida el Observatorio de Dinámica Solar (Solar Dynamics Observatory, SDO), una sonda que emprenderá «una misión sin precedentes» para proporcionar a los científicos los datos más extraordinarios y desconocidos sobre el comportamiento del Sol. Durante cinco años, la sonda, equipada con unos extraordinarios telescopios, rastreará de forma incansable las manchas y llamaradas solares. Su objetivo final es desentrañar, entre otros misterios, cómo el campo magnético de nuestra estrella afecta al resto de nuestro sistema solar.

Hipotesis

Las tormentas solares son peligrosas para la vida humana, tecnología y superficies de planetas rocosos.

Objetivo general

• Presentar todas las características de uno  de los fenómenos naturales producidos en el sol, denominado tormenta solar.

Objetivos especificos

•        Investigar que es una tormenta solar.
•       Conocer como se produce una tormenta solar.
•       Determinar las causas y consecuencias de las tormentas solares.
•     Desarrollar una herramienta que permita recrear una tormenta solar.

Justificacion

Dar a conocer uno de los fenómenos que ocurren en el Sol y cómo influyen sobre la tierra, tanto en seres vivos como en otros aspectos físicos que componen su superficie.

Introduccion